Исследование взаимосвязи термокинетических и электромеханических параметров при импульсных режимах обработки титановых сплавов

• Автор: Мандрыкина, Ирина Михайловна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 208 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обработка титана и его сплавов методом ЗХРО
в водных растворах электролитов
1.2. Влияние температуры на скорость ЭХРО и
чистоту обработки титановых сплавов
1.3. Влияние параметров импульсного тока на
процессы ЭХРО титановых сплавов
1.4. Взаимосвязь химического состава электролита с основными технологическими параметрами процесса обработки
1.5. Тепломассоперенос в условиях нестационарного электролиза
1.6. Цель работы и постановка задачи исследований
2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор материалов и составов рабочих сред
2.2. Злектротермографические исследования процессов
анодной обработки титановых сплавов
2.3. Изучение кинетики процессов анодного растворения
2.4. Определение теплового баланса электрохимической
ячейки
2. 5. Определение количества выделяющегося газа
2.6. Исследование электродных процессов в условиях изменяющегося протока электролита через электрохимическую ячейку
2. 7. Установка ипульсного тока
2. 8. Оценка степенини чистоты обработки титановых сплавов
2. 9. Оценка достоверности измерений
Выводы по главе
3. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ АНОДНОЙ ОБРАБОТКИ
ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
3.1. Взаимосвязь технологических параметров процессов с кинетикой взаимодействия в системе электрод-электролит
3.1.1. Зависимость перенапряжения выделения водорода от плотности тока, материала электрода и температуры электролита
3.1.2. Влияние состава раствора на величину перенапряжения выделения водорода
3.1.3. Причины возникновения водородного перенапряжения

3.2. Тепловыделение на электродах при
электрохимической обработке титановых спдавов
3.3. Влияние режимов анодного растворения титановых
сплавов на величину термокинетических эффектов
3.4. Тепломассоперенос в условиях проточного электролита
3.5. Влияние кислотности электролита на процессы
анодного растворения титановых сплавов
3.6. Особенности электрохимического растворения
титановых сплавов в импульсных режимах обработки
3.7. Влияние температуры на кинетику и
механизм анодного растворения титановых сплавов
3.8. Электрохимическое поведение титановых сплавов в различных средах
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭХРО НА АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
4.1. Влияние скорости протока на анодные
поляризационные кривые титановых сплавов
4.2. Влияние природы и концентрации электролита
на анодное поведение титановых сплавов
4.3. Влияние легирующих компонентов титановых
сплавов на анодные поляризационные кривые
4.4. Расчет тепловых эффектов реакций
реальных процессов анодной обработки титана
4.5. Влияние степени наводораживания сплавов
титана на их физико-механические свойства
4.6. Влияние параметров импульсного тока
на точность и чистоту обработки сплавов титана
Выводы по главе
5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
5.1. Математическая модель тепловых процессов на
электродах при ЭХРО титановых сплавов
5.2. Разработка оптимальных режимов процесса
5.3. Проектирование технологического процесса
5.4. Модернизация и разработка оборудования
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение
Актуальность темы, Использование титана в конструктивных элементах авиационной и ракетной техники получило весьма широкое распространение в связи с целым рядом уникальных физико-механических и физико-химических свойств титановых сплавов. Однако большая трудоёмкость процесса механической обработки титана требует создания новых технологических способов с высокой эффективностью обработки.
Существующие методы обработки титановых сплавов, несмотря на большое разнообразие, ограничены в применении по ряду причин. Например, традиционные механические способы требуют дорогого износостойкого инструмента и довольно значительных энергозатрат на их осуществление. Применение специальных видов обработки с использованием ультразвукового, светолучевого и лазерного воздействия также сопряжено с большими капитальными и эксплуатационными затратами. Альтернативой перечисленных способов является электрохимическая размерная обработка титановых сплавов, позволяющая осуществлять экономически выгодный технологический процесс с относительно небольшими энергозатратами.
Специфическое поведение титана при его анодной обработке ставит перед исследователями целый ряд проблем. Известна высокая склонность титановых сплавов к пассивации и образованию в дальнейшем устойчивой окисной плёнки, для пробоя которой необходимо использовать источники высоких напряжений. После её пробоя необходимо снизить напряжение на электродах до уровня, обеспечивающего устойчивый анодный процесс. Обработка титана вследствие указанных причин становится неустойчивой, система может перейти в автоколебательный режим' с положительным коэффициентом обратной связи.
В последнее время появились сообщения об аномальных измене-

ния. Отводу продуктов реакции анодного растворения из зоны реакции, также способствуют смесь оксикарбоновой кислоты и соль щавелевой кислоты, которые связывают перешедшие в раствор ионы титана в комплексы различного состава [501.
Имеется ряд работ, в которых для предотвращения коррозии на деталях и образовании, а также для снижению износа электрода-инструмента рекомендуют добавлять такие составляющие, как сернокислая медь пятиводная [5].
1.5. Тепломассоперенос в условиях нестационарного электролиза
При анодном растворении в водных растворах тип предельного тока зависит от частиц, которые ограничивают скорость процесса продуктами реакции. Здесь акцепторные частицы диффундируют по направлению к поверхности и там реагируют с ионами металла, образованными при растворении. Предельная плотность тока соответствует максимальной скорости переноса акцепторных частиц по направлению к аноду и даётся уравнением [87]
1П = + п-Р-Б , (1.20)
где Б - коэффициент диффузии реагирующих частиц, Сь - концентрация в объёме раствора, б - толщина диффузионного слоя. Знак плюс относится к анодным, а минус к катодным токам. В соответствии с уравнением (1.10) в области предельного тока скорость реакции не зависит от потенциала, а определяется скоростью массопереноса реагирующих частиц, которая изменяется в зависимости от гидродинамических условий. Типичными акцепторами являются комплексообразующие частицы ПАВ.